DE1300053C2

DE1300053C2 - Feuerfester moertel

Info

Publication number: DE1300053C2
Application number: DE1962H0047841
Authority: DE
Inventors: James Lewis Beaver Falls Pa. Dolph (V.St.A.)
Original assignee: Harbison-Walker Refractories Company, Pittsburgh, Pa. (V.St.A.)
Priority date: 1962-03-05
Filing date: 1962-12-28
Publication date: 1975-04-30
Also published as: DE1300053B; US3179526A; GB983667A; CH440094A

Description

Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Mörtel fur die Auskleidung eines Induktionsofens zum Erschmelzen von Aluminium.

Es sind verschiedentlich Verbesserungsvorschlage auf dem einschlägigen Gebiet bekanntgeworden und so ist in »Brick sind Clay Record«, August 1950, eine Mörtelmasse angegeben, die (bezogen auf trokkene Masse) einen Gehalt an Aluminiumphosphat von etwa 7 bis 8·/. und in einem groben Einstampfgemisch von 3 bis ο«/» aufweist. Man findet dort weiterhin die Angabe, daß feuchte Gemische die Ton, 4» Kaolin, Mullit, Tonerde und Lithiumcarbid enthalten, nicht langer als 2 oder 3 Tage bestandig sind, so daß für industrielle Anwendungszwecke das Material in mit Asphalt ausgekleideten Sacken in Form eines Trockenpulvers verpackt werden muß.

Derartige Mörtelmassen enthalten zwar Phosphate jedoch keine Orthophosphorsäure. Auf Grund der deutschen Patentschrift 9 12 911 ist we.terhm ein feuerfester Zement oder Mörtel bekanntgeworden der in kennzeichnender Weise Alummmmchlorhydrat als Bindemittel enthält. Auf Ζ^£"·™«* massen dieser Art, die sich wohl am besten als in der Hitze abbindbare Mörtel bezeichnen lassen und die bei mittleren Temperaturbereichen keine oder nur geringfügige Festigkeit zeigen, wird weiter unten noch 053

zum Herstellen von keramischen, insbesondere feuerfesten Körpern aus einer Grundmasse wie Schamotte, SiUimanit, Chromerz, Magnesia und einem Binde-3TuS einer Tonerdeverbindung und Phosphorsäure bekannt, wobei wesentlich ist daß «Us Tonerdeverbindung der beim Schmelzen von Aluminium anfallende Aluroiniumoxidschaum verwendet wird. Auf GrS^erTSchen Patentschrift 9 54 850 ist das feuerfester keramische Erzeugnisse, insvon Stampfmassen, Kitten oder gebranni bekanntgeworden, wobei aluminiumrmospnauuudge Bindemittel angewandt werden, und das entsprechende Bindemittel stellt das bei der Aufarbeitung von Amblygonit zwecks Gewinnen von arbeitung vo ^ bauende Abfallprodukte dar.

an Hand der Veröffentlichung ^ 1961, S. 81 bis 83, ein Mörtel be-' der jedoch nicht mehr als 15°/o losDnoiuCTiiwAid enthalten soll. S "(Prämie Bulletin«, 1959, S. 217 ff., ist eine Masse bekannt, die außer 12,8 Gewichtsprozent Orthophosphorsäure (85»/.ig) noch 7,6 Gewichtsprozent Wasser enthält. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um einen feuerfesten Mörtel

Ebenfalls auf einem anderen Gebiet liegt eine feuerfeste Überzugsmasse, wie sie aus der USA.-Patentschrift 29 95 453 bekannt ist.

Diese auf 100 g Feststoff 20 cm³ Orthophosphorsäure (85°/oig) und 20 cm³ wäßrige kolloidale Kiesel- - · * Aufschlämmung kann durch Ein-Bestreichen auf ein Sub-

weiterer Stand der Technik ist durch die USA.- t:m weneer gegeben, auf den weiter unten

^ Vergleichstabelle mit der vorliegenden "⁸ wird

S ^Ste'^{U dn fateniiv} ^ SSJoebiet dar, das in den letzten

iant.mdita Untersuchungen und ForgSrt hat, um so die Qualität feuer- !für die Anwendung in öfen zum von Aluminium zu ver-

^5«
V

Schmelzgeschwindigkeiten und die Entö bcnrne g ^^,^ _ins.

™^un8 ^Llim und Silizium enthaltende ^ _die Notwendigkeit für Körper,

_{und der} Erosion, bedingt ^i Metalle in diesen öfen, Ein Fortschritt auf diesem Ge- ^^^« industriellen Erfolg ge- £, war die Feststellung, daß die Zugabi von _{St inen hohen} Tonerdegehalts zu f dieeine unsewöhnlich gute gegenüber geSolzenem fii Un^s^ zeigen.

ten an Stelle lediglich von der Vorderseite desselben oder höher erreicht ist, entwickeln die durchschniaanzugreifen. In dieser Weise wurde eine erhebliche liehen, in der Hitze abbindenden Bindemörtel aus-Menge geschmolzenen Metalls verloren, und der Stein reichende Festigkeit, um das Stelnwerk oder Ziegelwurde außerordentlich schnell zerstört. Weiterhin bil- werk fest zu binden.

dete das Aluminium gelegentlich in den fugen der Sei- 5 An der Luft abbindende Mörtel erfahren in der

teewände Keile, die zu einem Biegen der Wand nach KElte ein starres Abbinden (normalerweise nach dem

innen und in besonders schwerwiegenden Fällen zu Austrocknen), und dieselben besitzen eine feste Bin-

einem Zusammenfallen derselben führten. dung bei allen Temperaturen und bilden mechanisch

Aus feuerfesten Steinen aufgebaute Ofenausklei- feste Fugen, die gegenüber Abrieb und Erosion hohe

düngen bestehen aus vielen relativ kleinen Einheiten. io Widerstandsfähigkeit zeigen. Bindemörtel, die an der

Die Festigkeit derartiger Auskleidungen hängt von Luft abbinden, werden zur Zeit für den Aufbau aller

der Festigkeit der einzelnen Bauelemente, der Art Arten herkömmlichen feuerfesten Steinwerks an-

und Weise, in der dieselben aufgebaut werden, sowie gewandt, und zwar insbesondere in denjenigen Teilen

der Art des in den Fugen eingebrachten Mörtelmate- eines Ofens, wo die Arbeitsbedingungen am schärf-

rials ab. Der Zweck des Mörtels besteht darin, die 15 sten sind. An der Luft abbindende Mörtel werden

Fugen auszufüllen und die Einheiten miteinander zu für die Arbeit dort empfohlen, wo eine starke Bin-

verbinden. Der Mörtel sollte weiterhin die Fugen dung innerhalb eines breiten Temperaturbereichs an-

gegen einen Angriff durch die Schlacke schützen und gestrebt wird. Es werden chemische Bindemittel an-

dergestalt wirken, daß ein Eindringen kalter Luft und gewandt, die an der Luft abbindende Eigenschaften

das Nachaußenverlaufen von Schlacken und Gasen 20 vermitteln und die die Festigkeit der Bindung bis zu

verhindert wird. der Temperatur aufrechterhalten, bei der die kera-

Die Anforderungen, denen ein Bindemörtel ge- mische Bindung einsetzt.

recht werden muß, sind häufig außerordentlich Die allgemeinsten an der Luft abbindenden Mörtel schwierig zu erreichen und erfordern ein sorgfältig sind mit Natriumsilikat gebunden. Diese Mörtel sind eingestelltes Gleichgewicht von Eigenschaften. Aus 25 mechanisch fest und zeigen ausgezeichnete Verarbeitwirtschaftlichen Gründen und aus Überlegungen der barkeit. Es wurde jedoch gefunden, daß sich die Zweckmäßigkeit bei dem Aufbau sollte ein Mörtel Natriumsilikatbindung außerordentlich schnell mit gute Verarbeitungseigenschaften nach dem Ver- geschmolzenem Aluminium umsetzt, wodurch sich mischen entweder in eine fensterkittartige oder ein tiefes Eindringen des Metalls in die Fuge ergibt, cremeartige Konsistenz besitzen. Bei ausgezeichneter 30 Erfindungsgemäß wird ein feuerfester Mörtel für Verarbeitbarkeit und Zurückhalten des Wassers in- die Auskleidung von Induktionsöfen zum Erschmelnerhalb eines Bereichs von Konsistenzen kann ein zen von Aluminium vorgeschlagen, der dadurch geMörtel für die verschiedensten Fugen angewandt wer- kennzeichnet ist, daß derselbe aus 15 bis 25 Gewichtsden. Der Mörtel sollte nicht übermäßig bei dem prozent, vorzugsweise 18 bis 20 Gewichtsprozent, Trocknen oder Erhitzen einschrumpfen, und derselbe 35 einer 75°/oigen Orthophosphorsäure und wenigstens sollte eine gute Verarbeitungszeit besitzen und sowohl einem Material hohen Gehalts an Tonerde und/oder in der Kälte als auch in der Hitze gute Bindefestig- Zirkon besteht.

keiten ergeben. Die Wärmeausdehnung des Mörtels Weitere kennzeichnende Merkmale ergeben sich

sollte praktisch die gleiche wie diejenige der Steine aus den Unteransprüchen.

sein, ansonsten beeinflussen Temperaturveränderun- 40 Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise

gen die Bindung zwischen den Steinen und den Mör- unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert,

teln, wodurch sich eine Rißbildung und Abplatzen Fig. 1 ist eine schematische Darstellung im

der Oberflächenüberzüge ergibt. Die Feuerfestigkeit Schnitt, die die Ergebnisse des Angriffs geschmolze-

muß ausreichend hoch sein, so daß der Mörtel bei nen Aluminiums auf eine Auskleidung mit einem

den Arbeitstemperaturen des Ofens nicht schmilzt 45 herkömmlichen Mörtel zeigt;

oder aus den Fugen herausfließt. Weiterhin ist in der Fig. 2 ist eine schematische Darstellung im einschlägigen Industrie der Aluminiumöfen die Not- Schnitt, die die Ergebnisse des Angriffs geschmolzewendigkeit für einen Mörtel außerordentlich aus- nen Aluminiums auf eine Auskleidung mit dem neugeprägt, der chemisch widerstandsfähig gegen An- artigen erfindungsgemäßen Mörtel zeigt,
griffe insbesondere durch Flußmittel und Gase ist, die 50 Bei der gegebenenfalls erforderlichen Zugabe von während der Anwendung des Ofens auftreten können. Anmachflüssigkeit zwecks Herstellung von Ausklei-

Die feuerfesten Mörtelmaterialien können in zwei düngen zeigt die erhaltene Auskleidung eine längere allgemeine Klassen unterteilt werden: in der Hitze Lebensdauer und geringeren Abrieb, und zwar auf abbindende Bindemörtel und an der Luft abbindende Grund der hervorragenden Widerstandsfähigkeit der Bindemörtel. Das kennzeichnende Merkmal eines in 55 Mörtel. Weitere zweckmäßige Eigenschaften des erder Hitze abbindenden Bindemörtels besteht darin, findungsgemäßen Mörtels stellt die praktische überdaß derselbe eine feste Bindung nur bei Ofentempe- windung einer Schwindung dar, wodurch Rißbildung raturen entwickelt und bei tieferen Temperaturen nur verhindert wird.

mäßige Festigkeit zeigt. Die Bindetemperatur liegt im Die erfindungsgemäßen Mörtelansätze enthalten allgemeinen zwischen 1100 und 1370⁰C in Abhän- 60 15 bis 25 Gewichtsprozent Orthophosphorsäure gigkeit von dessen Zusammensetzung. Für viele /5°/oiger Konzentration. Es ist zu beachten, daß der Zwecke entsprechen die in der Hitze abbindenden Phosphorsäuregehalt dieser Mörtel wesentlich über Bindemörtel nicht deri Anforderungen des modernen derjenigen Menge liegt, die lediglich für die Binde-Ofenbetriebes. Bei mäßigen Temperaturen wirkt ein zwecke benötigt würde. Die überschüssige Säure in der Hitze abbindender Bindemörtel lediglich als 65 wirkt in einer unbekannten Weise dergestalt, daß der ein Füllmittel zwischen den Steinen, obgleich die Angriff auf die Mörtelmasse verzögert wird.
Flexibilität einer derartigen Struktur gelegentlich von Der andere Hauptbestandteil der erfindungsge-Wert ist. Erst wenn eine Temperatur von 1100⁰C mäßen Mörtelmassen stellt ein an Tonerde reiches

13 OO 053

Material oder Zirkon dar. Zirkon wird aus Strandsäniden»gewonnen und ist ein allgemein bekanntes Handelsprodukt, Jm allgemeinen enthält Zirkon durchschnittlich mehr als 95 Gewichtsprozent ZrO₂ und SjO₂, und der restliche Anteil besteht aus Toner^, ,(Titandioxid, Eisendioxid, Kalziumoxid, Magnesiumoxid od. dgl. Kennzeichnende Materialien hohen Tonerdegehalts, die kalziniert oder nicht kalziniert angewandt werden können, sind unter anderem Bauxit, Tonerde, kalzinierter Diaspor oder Mineralien der Kyanit-Sillimanit-Gruppe. Die erfindungsgemäß anwendbaren Tonerdematerialien weisen einen Gehalt an Al₂O₃ von wenigstens 50 Gewichtsprozent und vorzugsweise wenigstens 60 Gewichtsprozent auf. Diese Analysenwerte der bevorzugt erfindungsgemäß anwendbaren Materialien sind im folgenden in Gewichtsprozent angegeben:

Zirkon

SiO₂ ....

Al₂O₃ ...

TiO₂ ....

Fe₂O₃ ...

CaO ....

MgO ....

Alkalien .

Verlust
beim Erhitzen ..

ZrO₂ ....

Kalzi	Kalzi	Roher
nierter	nierte
Bauxit	Tonerde	ι on
°/o	»/o
6,2	0,03	65,4
89,0	99,5	20,8
3,1	0,03	1,2
1,5	0,2	2,6
	0,08	0,1
	0,03	0,6
0,2	Spuren	2,3
		7,0

32,3
1,0
0,2
0,2
0,16
0,04

66,1

Die Formkörper werden durch Vermischen des geeigneten gemahlenen Produkts, Zugabe der benötigten Anmachflüssigkeit und Verpressen oder anderweitiges Formen hergestellt. Die erhaltenen Körper werden im allgemeinen getrocknet und sodann unter gesteuerten Bedingungen unter Ausbilden des gewünschten Produkts gebrannt. Diese feuerfesten Formkörper sind in Aluminiumöfen durchaus zufriedenstellend, wo die erfindungsgemäßen Mörtelmassen besonders erfolgreich angewandt werden können.

Der Mörtelansatz wird in Übereinstimmung mit den in der Industrie üblichen Arbeitsweisen hergestellt. Die feuerfesten Bestandteile werden auf eine derartige Größe vermählen, daß dieselben praktisch vollständig durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,60 mm hindurchgehen. Ein noch feineres Zerkleinern führt zu einer Verbesserung der Glätte des ausgebreiteten Produkts. Für ein weiteres Glätten desselben können einige wenige Prozente rohen Bentonits. roher feuerfester Ton u.dgl. in den Ansatz eingearbeitet werden. Die säure- und feuerfesten Ansatzbestandteile werden zusammen mit dem Wasser unter Ausbilden der gewünschten Konsistenz gut vermischt und sodann in herkömmlicher Weise aufgebracht.

Die Erfindung wird im folgenden weiter unter Bezugnahme auf eine Reihe von Ausführungsbeispielen erläutert.

Jeder der folgenden Ansätze wird durch Ver

mischen der feuerfesten Bestandteile der Säure und des Wassers in einem üblichen Mischer hergestellt. Die Analysen werte der in Anwendung kommenden Materialien sind diejenigen, die in der obigen Tabelle angegeben sind. Der Ansatz A wird aus 3 Teilen Ton und 97 Teilen kalziniertem Bauxit mit einer lichten Maschenweite von 0,60 mm hergestellt. Sodann werden 18 %, bezogen auf die Feststoffe des Ansatzes, einer 75^e/oigen Phosphorsäure zusammen mit 9,7 Gewichtsprozent Wasser zugegeben. Der Ansatz B enthält als feuerfeste Bestandteile 7 Teile rohen Bauxit auf je 93 Teile eines kalzinierten Bauxits mit einer lichten Maschenweite von 0,60 mm. Zu diesen Feststoffen werden 24 Teile 75°/oiger Phosphorsäure, 2 Teile Ton als Plastifizierungsmittel und 5 Teile Wasser gegeben, alles berechnet auf der Grundlage der Bauxit-Feststoffe. In dem Ansatz C werden 18 ⁰Zo der 75^fl/oigen Phosphorsäure, 2 ⁰Zo Ton-Plastifizierungsmittel und 10 % Wasser in einem feuerfesten

ao Ansatz angewandt, der aus 3 Teilen rohen Bauxits auf je 97 Teile kalzinierter Tonerde mit einer lichten Maschenweite von 0,60 mm besteht. Der Ansatz D wird unter Anwenden von 3 Teilen rohem Bauxit auf je 97 Teile Zirkonsand mit einer lichten Maschen-

a5 weite von 0,21 mm hergestellt. Sodann werden 15^c/o der Phosphorsäure, 3°/oTon als Plastifizierungsmittel und 4,4 ⁰Zo Wasser, alles bezogen auf Zirkon und Bauxit, zugegeben. Der für jeden dieser Ansätze angegebene rohe Bauxit weist die gleiche prozentuale

Zusammensetzung wie der kalzinierte Bauxit in der oben angegebenen Tabelle der Analysenwerte auf, derselbe enthält jedoch 27«/o chemisch gebundenes Wasser, was für Bauxit typisch ist.

Nach dem Vermischen wird jeder dieser Mörtel bei

dem Aufbau feuerfesten Mauerwerks angewandt. Der erhaltene Mörtel und die Steinauskleidung werden sodann der Einwirkung geschmolzenen Aluminiums unterworfen. Alle feuerfesten Mörtelansätze zeigten ungewöhnlich gute Widerstandsfähigkeit gegen einen

♦o Angriff und Eindringen. Die Lagerungszeit ist ebenfalls ausgezeichnet, und nach dem Aufbau ist keinerlei Erhitzen für das Aufrechterhalten der mechanischen Festigkeit in den Fugen notwendig. Es wurde weiterhin festgestellt, daß die Verarbeitbarkeit des Mörtels zufriedenstellend ist und daß bei der Anwendung kein schädliches Schwinden oder Verglasen eintritt. Um die Widerstandsfähigkeit gegen chemischen Angriff des Mörtels zu bestimmen und zu demonstrieren, wurde ein spezielles Testverfahren eot-

wickelt, das im folgenden beschrieben ist. In einen 22,86 X U,43 X 6,35cm feuerfesten Stein wird eine Tasche in eine 22,86 X 11,43-cm-Fläche geschnitten. Der Stein wird sodann durch die Mitte der Tasche parallel zu der 22,86 X 6,35 cm-Fläche zerschnitten

SS and vermittels des zu untersuchenden Mörtels erneut verbunden. Die Dicke der Fuge beläuft sich in etwa auf 3,18 mm. Das Prüfstück wird in einem Ofen auf eine Temperatur von 1100° C gebracht und bei dieser Temperatur 5 Stunden lang gehalten. Die Temperatur wird sodann auf die Prüftemperatur abgesenkt, bei dieser Temperatur 1 Stunde lang gehalten und etwa 27Og geschmolzenes Aluminium in die Tasche eingegossen. Während der ersten halben Stunde nach dem Beschicken wird einmal der Boden mit einer hitzefesten Harke abgekratzt Das Prüfstück wird bei der Temperatur 30 Stunden nach dem Beschicken des Metalls gehalten. Sodann wird die Probe abgekühlt und durch die Mitte der Tasche zerschnitten.

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ni d< n( se A L a d b

die parallel zu der 6,35 X 11,43-cm-Fläche liegt, so daß das Eindringen und die Umsetzung des Metalls mit dem Mörtel untersucht werden kann.

Die F i g. 1 und 2 zeigen schematisch die Ergebnisse des Eindringens des geschmolzenen Metalls und den chemischen Angriff auf die mit Mörtel versehenen feuerfesten Steine dort, wo der einzige Unterschied zwischen den zwei Systemen die Art des in Anwendung kommenden Mörtels ist. Die bei dieser Untersuchung angewandten Steine bestanden zu 90·/· aus Tonerde. Unter Bezugnahme auf die F i g. 1 zeigt das Bezugszeichen 10 den zwei Steine 12 und 14 verbindenden Mörtel. Es ist hier etwas geschmolzenes Aluminium 16 in der auf dem Stein herausgeschnittenen Tasche gezeigt. Der angegriffene Teil des Steins ist in der schraffiert gezeigten Fläche 18 angegeben. Unter Bezugnahme auf die F i g. 2 verbindet hier die mit Mörtel versehene Fuge 19a die Steine 12a und 14 a. Das in der Tasche vorliegende geschmolzene Aluminium trägt das Bezugszeichen 16 a, und die angegriffene Fläche, in die das Metall eingedrungen ist, trägt das Bezugszeichen 18 a. Es ist zu beachten, daß die eigentlichen Prüfstücke, an Hand derer diese Figuren gezeichnet wurden, unter Anwendung von Steinen gleicher Zusammensetzung hergestellt wurden. Bei der F i g. 1 erfolgte eine Bindung mit einem Mörtel, der als Bindemittel Natriumsilikat enthält, während bei der Ausführungsform nach der F i g. 2 eine Bindung mit i3em Phosphorsäuremörtel nach der vorliegenden Erfindung erfolgt

An Hand der Fig. 1 ist ersichtlich, daß das Eindringen und der Angriff des Metalls sich über die normale Angriffstiefe längs der Mörtelfuge fortgesetzt haben, wodurch angezeigt wird, daß der Mörtel weniger widerstandsfähig als der Stein gegenüber dem geschmolzenen Aluminium ist. An Hand der F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Mörtelfuge selbst stärker gegenüber dem Angriff als der Stein widerstandsfähig ist. Bei hauptsächlichen Arbeitsbedingungen ist dieser erfindungsgemäß eraelbare Vorteil gegenüber dem Stand der Technik sogar noch größer, da der hier gezeigte Zustand durch das bei dem Arbeiten in der Praxis bedingte längere Aussetzen gegenüber dem geschmolzenen Metall schwerwiegender ins Gewicht fällt

im folgenden wird der erfindungsgemäße Mörtel mit einem Produkt nach der USA.-Patemschrift 2852401 bezüglich der auf dem einschlägigen Ge biet besonders interessierenden Eigenschaften verglichen

Die USA-Patentschrift 28 52 401 betrifft insbesondere das Herstellen feuerfester Einstampf gemische, die in metallurgische Ofen unter Anwenden einer geringstmöglichen Menge an Arnnachflussigkert eingebracht werden können. Der weseBtHche Kern besteht hierbei in der Offenbarung etne^ beständigen, trockenen, teilchenförmigen, feuerfesten Gemiscnes. das an der Eiabaustefle enter Anwenden einer germgstmoghchen Menge an Feuchtigkeit aktiviert werden kann. Die Masse wird durch Erhitzen der Bestandteile auf eine Temperatur von Mcbt fber 52°C hergestellt, b» das Material trocken W. Dieses Trocknen wird in 1 oder 2 Stunden emket. Die Masse nach dieser USA.-Pateattcbrift wurde ntemats ab ein Mörtel aagewandt end auch f§r die*« Aeweadeagsgebiet ment vorgesehen SeJbM bei der Zcrktemeraag auf ene für eine Mönehnawe geeignete Größe vermag dieselbe ein Mörtel warben*« zu werden und weist insbesondere nicht die Plastizität und Hochtempera· twrfestigkeit auf, wie sie bei einem Mörtel vorliegen sollte.

Im Gegensatz hierzu ist die erfindungsgemäße Masse feucht, d. h. nicht trocken, besitzt gute Plastizität und ist im Sinne des Wortes ein Mörtel und nicht ein feuerfestes Einstampfgemisch. Um die unterschiedlichen Merkmale zwischen dem Gegenstand der USA.-Patentschrift 28 52401 und dem Erfindungsgegenstand herauszuarbeiten, sind Laboratoriumsuntersuchungen ausgeführt worden. Diese Untersuchungen waren so ausgelegt, daß das Folgende untersucht werden sollte:

_1S a) Feststellen, daß eine bevorzugte Masse nach der USA.-Patentschrift 28 52 401, in der das Aggregat so zerkleinert worden ist, daß sich eine Mörtelgröße ergibt, nicht als Mörtel zufriedenstellend ist.

^ao b) Feststellen, daß die Mörtelmasse nach der vorliegenden Erfindung als Mörtel überlegen ist nachdem dieselbe dem Trocknungsverfahren nach der genannten USA.-Patentschrift unterworfen worden ist

c) Graphisch die erhebliche Unterschiedlichkeit in physikalischen Eigenschaften zwischen dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung und demjenigen nach der USA.-Patentschrift 28 52 401 zu erläutern.

Das. Untersuchungsergebnis ist in der umstehenden Tabelle zusammengefaßt.

Jedes der umstehend angeführten fünf Gemische, die praktisch identisch bezüglich der Chemie der feuerfesten Oxide sind, werden gleichen Verarbeitung«!- und Prüfverfahren unterworfen. Von besonderem Interesse für Vergleichszwecke im Hinblick auf die Nutzanwendung als ein Mörtel sind:

1. Länge der Ausbreitungszeit und der Plastizität;

2. ob die Mörtel an der Luft abbinden;

3. die Bindungsfestigkeit nach dem Erhitzen.

Der Vergleich der Zahlenwerte der umstehenden Tabelle, wie er insbesondere m »Ausbreitungszeit« und »Bemerkungen« angegeben ist zeigt zwar die Trocknungsbehandlung nach der USA.-Patentschrift so 28 52401. die nicht die Verarbeitbarkeit des Mörtels iß der Zusammensetzung each der nden Erfindung za beeinflussen , jedoch ist die Lehre nach der USA.-Patemschrift 28 52401 als solche nicht ausreichend, mn in dieser Hinsicht ein zufriess deRsteltendes Produkt zb ergeben Der Mörtel nach der Spalte 5 ist sandartig «ad weist kurze Ansbreitangszeit auf und läßt sich bei den Voiniini.ni nicht got handhaben.

Die Vergleichwerte der utu^Khfudm be bete zugfach des »Abbindens aa der Luft« zeigen, da# die Masse nach der m Erfindung akht an der

LJUn 8DCTnOCl, UBSDBaHgH* «mim», OD SKSStBC CBKr Ttuckngngsiietnmrihii'ii» uaferworfen ist, während der

Mörtel nach der USA -Patentschrift 28 52401 Left abbiwln. Das Vor&egea oder Nkhtro

CHICS AUUWUCRS SR OCT UU PCI CMCB MlMvU

Art M von Standpunkt der gS, ze lagern, voQ sesr grauer

509618/3*0

13 OO

ίο

Erfindungsgemäßer Mörtel StD j Xl J X2 I

X3

USA.-Patentschrift 28 52 401

Gemisch

Kalzinierter Bauxit0,42/0,21 mm..

Kalzinierter Bauxit Kugelmühlen-Feinanteile' ,

jeweils 85 Teile des Chromerzgemischs

Grundgemisch

Roher Alabama-Bauxit, gemahlen

Ton mit einer Körnung von

< 0,044 mm

Al(OH)₈ = H₃PO₄,
75%ige Konzentration

5 Gewichtsteile

Gewichtsteile
3 Gewichtsteile

2 Gewichtsteile
15%

Wasser

Trocknen bei 52° C
Konsistenz

Stunden

Erneuter Wasserzusatz

Leichtigkeit der Verarbeitung

Verarbeitbarkeit:
Ausbreitungszeit

9% kein

mit Maurerkelle aufbringbar feucht 13,8%

Bemerkungen

Abbinden an der Luft

Festigkeit von Steinverbindungen nach Erhitzen auf 930° C (Durchschnitt 3) in kg/cm⁸ ...

Bemerkungen zur Tabelle:

leicht

205 Sekunden

plastisch nein

39,2

leicht

150
Sekunden

plastisch
nein

j mittelmäßig] mittelmäßig

36,4

6 Stunden

nahezu
trocken

14,4<>/o

255
Sekunden

plastisch
nein

37,8

24 Stunden
trocken

14,2Vo

220
Sekunden

plastisch
nein

26,4

5%
84,3%

2,7%
8

2,5 Stunden
trocken

15,8%
leicht

90 Sekunden

sandartig
ja

25,2

Die vier Spalten unter der Überschrift »Erfmdungsgerrtäßer Mörtel« bedeuten von links nach rechts:

StD: NaBgebundener Mörtel in einer Zusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung.

X 1,X 2: Das gleiche Grundmaterial wie StD, das dem Trocknungsverfahren nach der USA.-Patentschrift 28 52 401 unterworfen worden ist, wobei sich ergibt, daß das Material nicht trocken wurde.

X 3: Das gleiche Grundmaterial wie bei Xl und X 2, das in einen schneidbar trockenen Zustand gebracht wurde, indem dasselbe längere Zeit einer

Die Mörtel nach der vorliegenden Erfindung sind so ausgelegt, daß dieselben fertig für die Anwendung rait feuchter Konsistenz hergestellt werden. Dieselben sind weiterhin so vorgesehen, daß sie in dem gleichen Zustand vor der Awendng gelagert werden können. Wenn ein derartiger Mörtel nach dem Ver- mischen mit Wasser an der Luft abbinden würde, könnte derselbe natürlich nicht gelagert werden. Die Bedingungen sind in etwa ähnlich einem Vermischen von Portland-Zement mit Wasser auf eine verarbeitbare Konsistenz und versuchen sodann, em derartiges Produkt vor der Anwendung zu lagern. Dies ist natürlich ganz offensichtlich unmöglich. Die Geraische nach der USA.-Patentschrift 2852401 sind nicht in dieser Weise geeignet. Dies ist auch der Grund für die wesentliche Trocknuagsstufe. Dieselben sind für ein Lagern im trockenen Zustand vorgesehen, und denselben muß das Wasser unmittelbar vor der Anwendung zugesetzt werden. Hieraus ergibt Trocknungstemperatur von 52° C unterworfen wird, wie es in der USA.-Patentschrift 28 52 401 gelehrt wird. Dieses X3-Gemisch kann für die Zwecke dieser Untersuchungen als eine Masse nach dem Patent betrachtet werden, das den erfindunsgemäßen Massen am nächsten kommt,

Die einzelne Spalte der Zahlenwerte an der äußerster rechten Seite der obigen Tabelle gibt Vergleichsergebnisse bezüglich eines Mörtes wieder, der möglichst verwandt ζϊ dem feuerfesten Gemisch nach der vorliegenden Erfindung zusammengestellt worden ist, wobei jedoch die Bindungskombination angewandt wird, wie sie in der USA.-Patentschrift 28 52 401 offenbart ist, sowie die Trocknungsstuf« nach dieser Patentschrift Anwendung findet.

sich einwandfrei, daß die Chemie der Bindung be diesen zwei Lehren offensichtlich unterschiedlich ist and zwar in sehr wesentlichen Punkten Differenzei vorliegen.

Das Studium der obigen Tabelle zeigt auch bezug Hch der »Festigkeit der Steinverbindungen« usw. da Folgende:

1. Ein Mörtel, der unter Anwenden der Bindungs kombination und des Trocknungsverfabren: nach der USA.-Patentschrift 28 52 401 berge stellt worden ist, entwickelt keine mechanisch« Festigkeit nach dem Erhitzen desselben in de gleichen Größenordnung, wie es bei einem Mör tei nach der vorliegenden Efffindung der Fall is (s. die Werte unter StD und die rechte Spate)

2. Wenn em Mörtel nach der vorliegenden Erfin dung dem Trocknungsverfabren nach der USA. Patentschrift 28 52 401 unterworfen worden ist

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ergibt sich eine nachteilige Beeinflussung der erzielten mechanischen Festigkeit selbst dann, wenn eine vollständige Trockenheit nicht erzielt wird.

Wenn eine vollständige Trockenheit in den Mörteln nach der vorliegenden Erfindung durch längeres Trocknen bei der Trocknungstemperatur nach der USA.-Patentschrift 28 52 401 erreicht wird, fällt die entwickelte mechanische Festigkeit auf den gleichen Wert ab, wie er dann erhalten wird, wenn der Mörtel vollständig nach der Lehre der USA.-Patentschrift 28 52 401 hergestellt wird.

Aus den obigen Erläuterungen und Zahlenwerten ergibt sich, daß erfindungsgemäß ein sehr wesentlicher Fortschritt auf dem Mörtelgebiet erzielt wird, der insbesondere Nutzanwendung zwecks Herstellen von Auskleidungen von öfen für das Erschmelzen von Aluminium und dessen Legierungen findet. Der schwache Punkt in den Auskleidungen ist bisher die Empfindlichkeit des Mörtels gegen einen Angriff und Eindringen des flüssigen Metalls gewesen. Bei den

ίο erfindungsgemäßen Mörteln kann die Auskleidung so lange lebensfähig wie die Steine sein, da die Mörtel gegenüber geschmolzenem Metall widerstandsfähigei als die Steine sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

13 00 Patentanspruche:

1. Feuerfester Mörtel für die Auskleidung eines Induktionsofens zum Erschmelzen von Aluminium, dadurch gekennzeichnet, aaD derselbeaus 15 bis 25 Gewichtsprozent, Vorzugsweise 18 bis 20 Gewichtsprozent, einer '5°Mgen » Orthophosphorsäure und wenigstens einem Material hohen Gehalts an Tonerde und/oder Zirkon besteht

2. Feuerfester Mörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Phosphorsäure und kalziniertem Bauxit besteht.

3. Feuerfester Mörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe aus Phosphorsäure und Zirkon besteht